فرايند فوتوكاتاليستي با استفاده از نانوذرات اكسيد منيزيم در حذف آنتي-بيوتيك آموكسي سيلين از محلول هاي آبي

Photocatalytic process using magnesium oxide nanoparticles for amoxicillin removal from aqueous solution

زمينه و هدف: مصرف گسترده آنتي­ بيوتيك­ها و متابوليزه ناقص آن ها در انسان و حيوان و عدم توانايي حذف اين آلاينده­ ها توسط فرآيندهاي متداول تصفيه فاضلاب باعث حضور اين آلاينده­ ها در محيط زيست عوارض نامطلوبي از جمله افزايش مقاومت باكتريايي، اختلالات گوارشي و سميت سلول­ ها در انسان و ساير موجودات مي­ شوند. اين مطالعه با هدف بررسي فرآيند فوتوكاتاليستي نانوذرات اكسيد منيزيم در معدني كردن آموكسي ­سيلين انجام شد. روش­ ها: اين مطالعه تجربي- آزمايشگاهي در راكتور آزمايشگاهي به صورت منقطع انجام شد. متغيرهاي مستقل شامل pH(11، 7، 3)، غلظت نانوذرات اكسيد منيزيم ( 250، 500، 750 ميلي­گرم در ليتر) و زمان واكنش (30، 60 و 90 دقيقه) براي حصول حداكثر راندمان معدني كردن مورد بررسي قرار گرفتند. به منظور دستيابي به شرايط بهينه آزمايش مدل آماري سطح پاسخ (RSM) طراحي و استفاده شد. همچنين براي تجزيه و تحليل داده ­ها از آناليز واريانس استفاده گرديد. نتايج: اثر پارامترهاي مستقلpH و غلظت نانوذره بر روي فرايند حذف معني دار بود (0.05 >P) و حداكثر راندمان معدني كردن آموكسي­سيلين در شرايط بهينه (11 pH ، دوز نانوذره 500 ميلي­ گرم در ليتر و زمان تماس 90 دقيقه) 79% بدست آمد. نتيجه ­گيري: از فرايند فوتوكاتاليستي با استفاده از نانوذرات اكسيد منيزيم مي­ توان به عنوان يك روش موثر و كارآمد براي حذف آموكسي­ سيلين از محيط­ هاي آبي استفاده نمود.

Background & Aim: Excessive consumption of antibiotics and their incomplete metabolization in human and animals, as well as inadequate removal by conventional waste water system leads to the release of these chemicals into the environment. Antibiotics have adverse effects including bacterial resistance, digestive disorders and genotoxic. Therefore the aim of this study was to survey amoxicillin removal by photocatalytic process using magnesium oxide nanoparticles. Methods: This experimental study was carried in the form of batch in the laboratory. In this study, independent parameters including pH (3, 7, 11), magnesium oxide nanoparticles concentration (250, 500, 750 ml/L) and reaction time (30, 60, 90) were evaluated for getting high mineralization efficiency. In order to achieve the optimal experimental conditions, response surface methodology (RSM) model was designed and applied. Analysis of variance was used for data analysis. Results: According to the obtained results, the effect of independent parameters including pH and nanoparticles on removal process was significant (p-value<0.05) and the highest efficiency for mineralization of amoxicillin was achieved 79.0% in optimum condition pH: 11, nanoparticle concentration: 500 mg/L and reaction time: 90 min. Conclusion: Photocatalytic process using magnesium oxide can be considered as an effective method for amoxicillin removal from aqueous solution.